JP3890155B2 - 画像センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視領域内に設置される画像センサ、特に画像センサの撮像手段を覆うなどの画策行為を検出する画像センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像センサとしては、建物の出入口やその他の監視領域の画像を継続して撮影し、基準となる画像と現在の画像とを比較し、侵入者などの有無を検出するものが実用化されている。また、これら従来の画像センサでは、侵入者の場合における画像の急激な変化と、例えばエアコンによるゆっくりしたカーテンの揺れや太陽光が監視領域に差し込むなどの画像の徐々の変化とを区別するために、基準画像を一定時間ごとに最新の撮影した画像にて順次更新記憶している。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、従来の画像センサでは、画像センサの撮像手段がカバー等で覆われると、カバー等で覆われた画像を基準画像として更新記憶するため、更新後には侵入者を撮影できず異常を検出できない場合があるという問題点があった。特に、警備システムでは、監視領域が警備セットモードにおいて画像センサが異常を検出すると、異常通報するが、警備解除モードのときには異常通報しないようになっている。
従来の画像センサでは、警備解除モード中に画像センサの撮像手段をカバーにて覆い、無人となった警備セットモード中に侵入されると、侵入者を検出できなくなる。
従って、この発明の目的は、画像センサの撮像手段がカバー等で覆われる等の画策行為があるとき、異常と判定して、画策行為などを検出できる信頼性の高い画像センサを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上述した従来の画像センサの問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、画像センサの撮像手段に対する画策行為において使用されるカバーは、白、グレイ、黒等一色で塗布されたものが多く、撮像された画像は高周波成分が少ないことが判明した。即ち、上述した画像を微分した微分画像を２値化すると、抽出される画素数が少ないことが判明した。
【０００５】
従って、撮像手段がカバーで覆われたときに、撮像された画像を微分し、得られた微分画像を２値化したときに、抽出される画素数（以下、「微分値」という）が「しきい値」より低いときに、画像センサの撮像手段がカバーで覆われたことが検出できることを知見した。更に、得られた微分値が低いときには、赤外線投光手段の投光不良、撮像手段のレンズの汚れ、焦点ボケ等の場合でも、これらを検出することが可能である。
【０００６】
従って、得られた画像を微分して、高周波成分が少ない領域が所定以上あると、異常と判定することによって、画像センサの撮像手段にカバーなどを覆う画策行為などを検出できる信頼性の高い画像センサが提供できることを知見した。
【０００７】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
この発明の画像センサの第１の態様は、撮像手段への画策行為による画像の異常を検出する画像センサであって、
監視領域の画像を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段にて撮影された画像を複数のブロックに区分する区分手段と、
前記区分手段によって区分されたブロックごとに前記画像を微分して微分値を算出する微分手段と、
前記微分手段によって得られた各ブロックの微分値が高周波成分を十分に有しているか否かの判断のためのしきい値以下となっているブロックが所定数以上であるときに画策された画像であると判定する判定手段とを具備することを特徴とする画像センサである。
【０００９】
この発明の画像センサの第２の態様は、撮像手段への画策行為による異常を検出する画像センサであって、
監視領域の現画像を撮影する撮像手段と、
順次更新される基準画像を記憶する記憶手段と、
前記撮像手段にて撮影された現画像および基準画像を複数のブロックに区分する区分手段と、
前記区分手段によって区分されたブロックごとに前記現画像および基準画像を微分し微分値を算出する微分手段と、
前記微分手段によって得られた基準画像の微分値と現画像の微分値とをブロックごとに差分して得られる差分値がしきい値以下となっているブロックが所定数以上であるときに画策された画像であると判定する判定手段とを具備することを特徴とした画像センサである。
【００１０】
この発明の画像センサの第３の態様は、前記判定手段は、前記監視領域が警戒解除モードのときにのみ、起動することを特徴とした画像センサである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の画像センサを適用した監視システムの全体構成を示す図である。
図１に示すように、監視対象の建物にコントローラ１が設置され、このコントローラ１に複数の画像センサ２、火災センサ３、非常ボタン４、モード設定器５が接続される。コントローラ１は、通信回線としての電話回線６を介して、遠隔地の監視センタに設けられた警備センター装置７と接続される。
【００１２】
画像センサ２とコントローラ１との接続は、アナログ信号線８とディジタル信号線９とによって行われる。アナログ信号線８は、同軸ケーブルで構成され、映像信号（NTSC方式）を伝達し、そして、ディジタル信号線９は、ツイストペア線で構成され、ディジタル信号線による制御信号を伝達する。
【００１３】
ここで、図１の監視システムの全体の動作について簡単に説明する。
モード設定器５は、監視システムを警戒解除モードまたは警戒セットモードに設定する。警戒セットモード時に画像センサ２が異常を検出すると、コントローラ１は電話回線６を介して警備センター装置７に異常が発生したことを示す異常信号を送信する。
【００１４】
火災センサ３、非常ボタン４から異常信号が出力されると、コントローラ１は、警備モードに関係なく異常の種類、異常発生場所を示すデータを、電話回線６を通じて警備センター装置７に送信する。
なお、これらの異常信号の検出方法、伝達方法などは当該技術分野にいて良く知られたものを用いることができる。
【００１５】
画像センサ２は、建物内に例えば複数設置されて、窓・ドアなどの監視対象（監視ポイント）を含む監視領域を撮影し、得られた画像から侵入などの異常の有無を判定する。
【００１６】
図２は、本発明の画像センサ２の構成を示している。
画像センサ２には、CPU等により構成される制御手段２０１と電源２０２が設けられる。
装置内部の各部分は、制御手段２０１により制御され、電源２０２から電力の供給を受ける。
【００１７】
なお、制御手段２０１には、現画像を取り込むタイミングを制御するための、図示しない計時手段が備えられている。この計時手段は、例えば０．５秒毎に起動する。
更に、制御手段は、基準画像および現画像を判定ブロック例えば４８個の判定ブロックに区分する区分手段を備えている。さらに、区分された判定ブロック毎に画像を微分する微分手段を備えている。この微分手段によって微分画像を２値化したときに抽出される画素数（以下、「微分値」という）が、高周波成分の多少を判断する基準であるしきい値が設けられている。そして、このしきい値以下の判定ブロック数が所定数、例えば過半数を超える場合に、異常と判定する判定手段がある。
【００１８】
電源２０２は、外部から供給されるAC電源をDC電圧に変換する変換装置から構成される。なお、電源２０２を画像センサ２内に設ける代わりに、コントローラ１から電力供給をさせても良い。
また、制御手段２０１には、記憶手段２２０が接続される。図３は、画像センサの記憶手段の１例を示す図である。図３を参照して、記憶手段２２０を詳細に説明する。
【００１９】
記憶手段２２０には、画像センサ２に所定の動作を実行させるためのプログラムを記憶したプログラム領域２２１、パラメータ例えば画像センサの設置高さ・俯角、監視ポイント、感度設定などを記憶したパラメータ領域２２２、ワークエリア２２３、監視領域の状態、すなわち、現在の状態が正常であるか異常であるかの区別を記憶する状態記憶領域２２４、監視領域が警戒セットモードまたは警戒解除モードのいずれかを記憶するモード記憶領域２２５が設けられている。
【００２０】
記憶手段２２０は、更に撮像手段２０３が撮影した画像を記憶する領域として、基準画像記憶領域２２６、現画像記憶領域２２７、異常画像記憶領域２２８、基準画像の判定ブロック毎の微分値を記憶する基準微分値記憶領域２２９を備えている。現画像記憶領域２２７には、撮像手段２０３が撮影した最新の画像とその２フレ−ム前までの画像が記憶される。
【００２１】
監視領域を撮影する撮像手段２０３は、CCDカメラにより構成され、可視領域から赤外領域までの感度を有する。赤外線投光手段２０４が設けられ、夜間など暗くなった時に、監視領域に赤外線が投光される。
画像処理手段２０５は、記憶手段２２０に記憶された現画像と基準画像とを比較照合して差分をとり２値化する。
【００２２】
表示手段２０６は、LEDにより構成され、異常検出時に点灯し、非検出時には消灯して、異常検出の有無を画像センサ２の外部に表示する。
通信手段２０７は、コントローラ１と信号の送受信を行うインターフェースで、ディジタル信号線９によりコントローラ１と接続される。画像出力手段２０８は、異常発生時の画像を出力するためのインターフェースで、切換手段２０９を介してアナログ信号線８と接続される。
【００２３】
アナログ信号線８は、図１に示すようにコントローラ１と各画像センサ２とを直列に接続する。画像センサ２の切換手段２０９は、正常時はアナログ信号線８の入力側と出力側を接続し、異常時は入力側のアナログ信号線を切り離して、画像出力手段を出力側のアナログ信号線８に接続させる。
なお、図２では、入力側を「他の画像センサから」、出力側を「コントローラへ」と表示してある。
【００２４】
アドレス設定部分２１０は、ディップスイッチにより構成され、コントローラ１が画像センサ２を特定するためのアドレスが設定される。
操作手段２１１は、電源をオン・オフするための手段である。更に、操作手段２１１をオフすると切替手段２０９は、アナログ信号線８の入力側と出力側を接続させて、当該画像センサ２をアナログ信号線８からバイパスさせる。
現画像は、撮像手段２０３で撮影された画像を計時手段の起動する例えば０．５秒毎に現画像記憶領域に記憶する。
【００２５】
図４は、コントロ−ラ１の構成を示す図である。
コントローラ１には、MPUなどにより構成される制御部１０１と電源回路１０２が設けられる。コントローラ１内の各部分は、制御部１０１により制御され、電源回路１０２から電力の供給を受ける。電源回路１０２は、外部からのAC電圧をDC電圧に変換する変換回路とバッテリを有する。また、モード設定器５が接続される。
【００２６】
コントローラ１には、更に以下の部分が設けられる。
センサ監視回路１０３は、火災センサ３、非常ボタン４とのインタフェースである。モデム１０４が電話回線６との間に設けられる。画像センサ通信制御部１０５は、画像センサ２とディジタル信号線９で接続される。
映像入出力制御部１０６は、画像センサ２とアナログ信号線８で接続される。この映像入出力制御部１０６は、画像センサ２から送られてきた画像信号をモデム１０４と外部に接続されたモニタ装置１０に分配する。
【００２７】
表示部１０７は、通常監視領域の監視状態を画面上に表示し、異常が検出されたときは、ブザーを鳴動させ、画面上に異常の種類、異常発生箇所などを表示する。
図５は、画像センサの異常検出ロジックを示すフローチャート図である。図５のフローチャートを用いて本発明の画像センサの動作について説明する。
【００２８】
撮像手段２０３で撮影された現画像を計時手段が起動（０．５秒）する毎に取り込み、現画像記憶領域２０８に記憶される（ステップＳ１）。
ステップＳ１で取り込んだ現画像を図示しない区分手段によって、例えば４８の判定ブロックに区分する（ステップＳ２）。区分された４８の判定ブロック毎に、図示しない例えばソーベルフィルターなどの微分フィルターである微分手段によって、微分する。（ステップＳ３）。
【００２９】
図示しない判断手段によって、前記微分手段によって得られた微分画像の画素をエッジ強度のしきい値と比較し、しきい値を超える場合は、「１」とし、しきい値を超えない場合は「０」と２値化する（ステップＳ４）。図示しない判定手段によって、２値化により抽出された画素数（微分値）が判定ブロックの全画素数に占める割合が、高周波成分を十分有しているか否かの判断のためのしきい値以下となっている判定ブロックの数が所定値を超えるか否かを判定（ステップＳ５）して、所定値を超える場合には、異常と判定する（ステップＳ６）。異常と判定されると、現画像を異常画像記憶領域２２９に記憶する（ステップＳ７）。そして、状態記憶領域２２４を異常と記憶する（ステップＳ８）。
【００３０】
画像センサ２は、コントローラ１から状態呼出信号を通信手段２０７を介して受信すると状態記憶領域２２４に記憶されている異常信号を通信手段２０７を介してコントローラ１へ送信する。
その後、コントローラ１から通信手段２０７を介して異常画像送信要求信号を受信すると画像出力手段２０８を介してコントローラ１へ異常画像記憶領域２２９に記憶した異常画像を送信する。
【００３１】
図６は、画像センサの異常検出ロジックを示す別のフローチャート図である。図６を参照して、この発明の第２の実施態様を説明する。
まず、基準画像は、記憶手段２２０の基準画像記憶領域２２６に記憶され（ステップＳ１１）、図示しない区分手段により、例えば４８個の判定ブロックに区分される（ステップＳ１２）。そして、48個の判定ブロック毎に、制御手段２０１の微分手段により微分される（ステップＳ１３）。微分した結果得られた微分値を記憶手段２２０の基準微分値記憶領域２２９に判定ブロック毎に記憶される（ステップＳ１４）。
【００３２】
撮像手段２０３で撮影された現画像を計時手段が起動（０．５秒）する毎に取り込み、現画像記憶領域２０８に記憶される（ステップＳ１５）。
ステップＳ１５で取り込んだ現画像を図示しない区分手段によって、例えば４８に区分する（ステップＳ１６）。区分された４８の判定ブロック毎に、図示しない微分手段によって、微分する。（ステップＳ１７）。
【００３３】
図示しない算出手段により、前記記憶手段２２０の基準微分記憶領域２２９の判定ブロック毎の微分値を読み出し、判定ブロック毎に前記読み出した基準微分値からステップ１７で得られた微分値を差分する（ステップＳ１８）。図示しない判断手段によって、前記算出手段によって得られた差分値である微分値をしきい値と比較し、しきい値を超える場合は、「１」とし、しきい値を超えない場合は「０」と２値化する（ステップＳ１９）。図示しない判定手段によって、しきい値以下の判定ブロック数が所定値を超えるか否かを判定して、所定値を超える場合には、異常と判定し、所定数を超えない場合は、ステップＳ１５に戻る（ステップＳ２０）。異常と判断された後の動作は、図５のステップＳ７以降と同じである。
【００３４】
なお、このような、カバ−などで撮像手段２０３を覆う画策行為は、通常警戒解除モードにおいて、行われる。そこで、モード記憶領域２２５に記憶される警備モードが警戒解除モードであるときに、上記判定が行われるようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の画像センサによれば、得られた画像を微分し高周波成分が少ない領域が所定以上あるとき、画像が異常であると判定することによって、画像センサの撮像手段にカバーなどを覆う画策行為などを検出でき、監視システムの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の画像センサを適用した監視システムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の画像センサの構成を示す図である。
【図３】図３は、画像センサの記憶手段の１例を示す図である。
【図４】図４は、図１のコントローラの構成を示す図である。
【図５】図５は、画像センサの異常検出ロジックを示すフローチャート図である。
【図６】図６は、画像センサの異常検出ロジックを示す別のフローチャート図である。
【符号の説明】
１．コントローラ
２．画像センサ
７．警備センター装置
８．アナログ信号線
９．ディジタル信号線
１０１．制御部
１０５．画像センサ通信制御部
１０６．映像入出力制御部
１０７．表示部
１０８．設定手段
２０１．制御手段
２０３．撮像手段
２０５．画像処理手段
２０８．画像出力手段
２２０．記憶手段
２２１．プログラム領域
２２２．パラメータ領域
２２３．ワークエリア
２２４．状態記憶領域
２２５．モード記憶領域
２２６．基準画像記憶領域
２２７．現画像記憶領域
２２８．異常画像記憶領域
２２９．基準微分値記憶領域

Claims (1)

1. 撮像手段への画策行為による画像の異常を検出する画像センサで
   あって、
   監視領域の画像を撮影する撮像手段と、
   前記撮像手段にて撮影された画像を所定数のブロックに区分する区分手段と、
   前記区分手段によって区分されたブロックごとに前記画像を微分して微分値を算出する微分手段と、
   前記微分手段によって得られた各ブロックの微分値が高周波成分を十分に有しているか否かの判断のためのしきい値以下となっているブロックが所定数以上であるときに画策された画像であると判定する判定手段とを具備することを特徴とした画像センサ。

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